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Jul 13, 2023

Aspects de construction de l’eau hybride

Date : 13 février 2023 Auteurs : Matyas Gutai, Shwu-Ting Lee, Bumpei Magori, Yu Morishita, Abolfazl Ganji Kheybari et Joshua Spencer Source : Journal of Facade Design and Engineering, 8(2), 127-1

Date : 13 février 2023

Auteurs : Matyas Gutai, Shwu-Ting Lee, Bumpei Magori, Yu Morishita, Abolfazl Ganji Kheybari et Joshua Spencer

Source:Journal de conception et d'ingénierie de façades, 8(2), 127-152.

EST CE QUE JE:https://doi.org/10.7480/jfde.2020.2.4784

Les enveloppes de bâtiments remplies d'eau sont des constructions hybrides comportant un composant solide et un composant fluide, généralement une coque en verre ou en acier remplie d'eau. L'article présente les défis liés au développement d'une structure de façade remplie d'eau et évalue la possibilité de l'utiliser comme système de construction viable à l'échelle d'un bâtiment. Le verre rempli d'eau (WFG) a fait l'objet de recherches dans le passé et a été présenté comme un élément de fenêtre indépendant d'un bâtiment conventionnel, où des économies d'énergie sont réalisées en utilisant l'absorption de la couche d'eau pour la gestion énergétique de l'enveloppe du bâtiment. Les résultats suggèrent que l'efficacité de WFG pourrait être encore améliorée si le système est assemblé comme une enveloppe de bâtiment unie dans laquelle le fluide peut circuler entre les panneaux et les parties du bâtiment. L'article présente deux bâtiments expérimentaux de type « maison d'eau » présentant ces paramètres de conception, conçus et construits par l'auteur. L’importance de ces bâtiments réside dans le fait qu’une enveloppe connectée remplie d’eau est construite pour la première fois. La discussion présente deux méthodes de construction de façades remplies d'eau, évalue leur viabilité pour différents climats, introduit les aspects conception-construction de la technologie et propose une comparaison avec les méthodes de construction existantes.

Une enveloppe de bâtiment fluide-solide permet d'importantes économies d'énergie opérationnelle et grise, en réduisant la charge de refroidissement, en réutilisant la chaleur absorbée, en équilibrant les différences thermiques entre les parties de l'enveloppe et le reste du bâtiment, tout en créant des éléments de construction supplémentaires (par exemple, des stores extérieurs). obsolète.

Les matériaux de structure ont un impact significatif sur l’empreinte écologique de l’environnement bâti. Cela s’applique spécifiquement aux enveloppes des bâtiments qui jouent un rôle majeur dans l’efficacité énergétique et le confort thermique d’un bâtiment. En particulier, les enveloppes de bâtiments présentant un rapport fenêtre/mur élevé (WWR) en sont un bon exemple, car les façades en verre utilisent des matériaux à forte consommation d'énergie (Adalberth, 1997) et augmentent la demande énergétique opérationnelle (Gasparella, Pernigotto, Cappelletti, Romagnoni et Baggio, 2011). Les innovations dans les enveloppes de verre ont un grand potentiel de changement positif dans l'impact environnemental des bâtiments, surtout si elles sont capables de réduire à la fois l'énergie grise et opérationnelle. C'est particulièrement le cas où une évaluation du cycle de vie (ACV) plus élevée est rapportée pour les bâtiments à énergie nulle par rapport aux constructions à faible consommation d'énergie (Ramesh, Prakash et Shukla, 2010), ce qui est principalement dû à l'augmentation de la composante d'énergie grise (c'est-à-dire l'ajout de panneaux photovoltaïques). ou panneaux solaires) du premier par rapport au second. Cela implique qu’il existe un besoin d’innovations susceptibles d’améliorer la performance énergétique sans augmenter l’énergie grise.

En ce qui concerne la gestion énergétique des enveloppes des bâtiments, l'état actuel de la recherche sur les fenêtres optiquement transparentes peut être divisé en quatre groupes. La première catégorie concerne les apports solaires (SHGC) avec des vitrages à revêtement, dynamiques ou actifs. Les solutions pour cela incluent le revêtement Low-E (Cui & Mizutani, 2016), le vitrage électrochromique ou EC (DeForest et al., 2015), le vitrage à particules en suspension ou SPD (Ghosh, Norton et Duffy, 2016) et les cristaux liquides dispersés dans des polymères. ou PDLC (Hemaida, Ghosh, Sundaram et Mallick, 2020). La deuxième catégorie consiste à améliorer la résistance thermique (valeur U) de l'enveloppe du bâtiment, comme le vitrage multicouche (Arici, Karabay et Kan, 2015). La troisième approche consiste à réduire la demande de refroidissement grâce à l'ombrage (Tao, Jiang, Li et Zheng, 2020). Enfin, la dernière solution consiste à utiliser un milieu fluide, c'est-à-dire un courant d'air ventilé dans le vitrage, qui peut par exemple refroidir le verre lui-même à l'aide de l'air extérieur ou être utilisé pour préchauffer l'air avant son entrée dans l'espace intérieur (Ismail, Salinas et Henriquez, 2009). Une alternative à la circulation de l’air consiste à utiliser une « chambre d’eau en circulation », qui présente l’avantage de capter l’énergie solaire et de transformer cette charge énergétique potentielle en source d’énergie renouvelable (Chow, Li et Lin, 2010).